Состояние плодородия черноземных почв Пензенской области - Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию

Интенсивное использование почв при низких объемах применения органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов, использовании тяжелой техники, развитии водной эрозии, привело в последние годы к снижению главного показателя плодородия почв - гумуса. В результате чего даже при небольших урожаях сельскохозяйственных культур в пахотном горизонте почв сложился отрицательный баланс гумуса, азота, фосфора и калия, кальция, наблюдается подкисление почв. Это говорит о том, что большая часть урожая создается за счет расхода питательных веществ почвы, снижения почвенного плодородия.

По данным агрохимических обследований в почвах области сложился отрицательный баланс по гумусу (таблица 3). В период с 1970 г. по 1990 г. потери гумуса в почвах составили 0,8% или 24,0 т/га, с 1990 г. по 2000 г. соответственно 0,1% и 3,0 т/га. В целом потери за 30 лет составили 0,9% или 27,0 т/га.

В среднем ежегодные потери гумуса за последние 30 лет составили в пахотном горизонте 1,08 т/га. За последние годы ежегодные потери гумуса из почв несколько снизились, что объясняется низкой урожайностью сельскохозяйственных культур и наличием в почвах наиболее стойких к минерализации консервативных фракций гумусовых соединений.

Таблица 3 - Влияние антропогенных факторов на изменение гумусового состояния и кислотных свойств почв Пензенской области

Годы

Разница

Показатели

1970

1990

2000
    1970 к 1990
    1991к 2000

Гумус средневзвешенный, %

6,7

5,9

5,8

- 0,8

- 0,1

РН средневзвешенный, ед.

5,2

5,0

4,9

- 0,2

- 0,1

Кислотность (рН), % от общ. площади

Сильно и среднекислые (рН < 5,0)

32,2

56,4

54,1

+ 24,2

- 2,3

Слабокислые (рН 5,1-5,5)

49,6

35,5

35,8

- 14,1

+ 0,3

Близкие к нейтральным (рН >5,5)

18,2

8,1

10,1

- 10,1

+ 2,0

Площади пашни, имеющие низкое содержание доступного фосфора составляют 47,0%, среднее - 46%, высокое - 6,3%. Более половины почв пашни обладают сильно - и среднекислой реакцией среды (54,1%). За период с 1970 по 2000 гг. площади таких почв увеличились на 21,9%. Слабокислые почвы в пашне занимают 35,8% и почвы с близкой к нейтральной реакцией 10,1%. В почвах области складывается отрицательный баланс по кальцию. В среднем он составляет 25 кг/га пашни.

Значительных масштабов в области достигла водная и ветровая эрозия почв. Площади сильно - и среднесмытых почв возросли к уровню 1970 года более чем на 20%. В настоящее время слабосмытые почвы занимают 477,7 тыс. га, среднесмытые 106,1 тыс. га, сильносмытые 21,0 тыс. га, что составляет более 25,0% от площади пашни.

В области за период с 1970 по 2000 гг. существенно увеличились площади солонцовых почв. Если в 1970 году они занимали площадь 25,3 тыс. га, то в 2000 году их площадь составила 40 тыс. гектаров.

Около 15% территории подверглось радиоактивному загрязнению, часть почв загрязнены тяжелыми металлами и остаточными количествами пестицидов.

За период с 1990 по 2000 гг. в области существенно уменьшились площади мелиоративных угодий. В области насчитывалось 78,1 тыс. га орошаемых земель. Осушенные земли занимали 18,7 тыс. га. За последние годы списано 24,7 тыс. га орошаемых и 9,7 тыс. га осушенных земель. В 1997 году из плана полива 52,3 тыс. га полито всего лишь 14,1 тыс. га.

Из выше изложенного можно сделать вывод, что за последние годы в почвах области наметилась четкая тенденция по их антропогенной деградации, которая может стать необратимой.

Рассмотрим подробнее изменение плодородия наиболее распространенных в области выщелоченных черноземов под воздействием антропогенных факторов.

Изучение гумусового состояния черноземов Пензенской области было начато В. В. Докучаевым, затем продолжено Н. А. Димо, Дороговым, К. А. Кузнецовым, Г. Б. Гальдиным

Н. А. Димо отметил, что содержание гумуса в черноземах составляло 10-12% и относил Пензенские черноземы к типу северных. Согласно данных В. В. Докучаева, содержание гумуса в Пензенских черноземах составляло от 13 до 16%. Н. Н. Розов и Н. И. Болотина отмечали, что содержание гумуса в этих почвах колеблется от 10,3 до 14,9% и от 14,5 до 15,0%.

В таблице 4 приведены данные по изменению гумусового состояния чернозема выщелоченного по ряду районов Пензенской области.

Таблица 4 - Влияние антропогенных факторов на гумусовое состояние черноземов выщелоченных

Районы обследования

Обследованная площадь,

Га

Содержание

Гумуса, %

Потери из пахотного горизонта (0-25 см)

1970 г.

2000 г.

%

Т/га

Бековский

Тамалинский

Пачелмский

Беднодемьяновский

Камешкирский

Лопатинский

Мокшанский

Белинский

Наровчатский

Башмаковский

Каменский

Нижне-ломовский
    4019 5794 5943 4855 2636 7150 1707 4111 4282 8486 7206 4248
    7,53 7,65 7,10 7,40 5,90 5,96 7,90 7,30 6,66 6,80 7,60 6,40
    6,22 6,43 5,56 5,90 4,59 5,42 7,00 6,40 5,68 6,20 6,36 5,26
    -1,31 -1,22 -1,54 -1,50 -1,31 -0,54 -0,90 -0,90 -0,98 -0,60 -1,24 -1,14
    -39,96 -36,60 -46,20 -45,00 -39,96 -16,74 -27,35 -27,00 -29,89 -18,30 -37,72 -34,84

По области

60437

6,99

5,93

-1,06

-32,29

В 1970 году содержание гумуса в пахотном горизонте выщелоченных черноземов в обследованных районах изменялось от 5,90 до 7,65%. Средневзвешенное содержание гумуса составляло 6,99%. За тридцать лет произошло существенное уменьшение гумуса в пахотном горизонте чернозема выщелоченного и его потери составили в среднем 1,06% или 32,3 т/га. В 2000 году содержание гумуса в пахотном горизонте на обследованной территории изменялось от 4,59 до 7,00%. Потери гумуса по районам обследования колебались от 0,54 до 1,54% или от 16,7 до 46,2 т/га. В среднем ежегодные потери гумуса из пахотного горизонта за этот период составляли 1,29 т/га. Наиболее интенсивно потери гумуса в выщелоченных черноземах, как и в почвах области, протекали в последние годы, т. е. если за период с 1970 по 1990 гг. ежегодные потери гумуса составляли в среднем 0,04%, то с 1991 по 2000 гг. - 0,05%.

По данным Шабаева А. И., ежегодные потери гумуса в черноземных почвах Среднего Поволжья составляют 0,5-0,7 т/га, причем большая часть (0,3-0,4 т/га) теряется безвозвратно за счет эрозии почв.

В результате потерь гумуса в черноземах выщелоченных наметилась четкая тенденция по видовой их трансформации. Так, в 1970 году из всей обследованной площади (60437 га) на долю среднегумусных черноземов выщелоченных приходилось 83,8%, доля малогумусных составляла 16,2% (таблица 5).

Таблица 5 - Влияние антропогенных факторов на видовую трансформацию черноземов выщелоченных

Название почв

1970 г.

2000 г.

Изменения

За 1970-2000 гг.

Га

% от

Общей площади

Га

% от общей площади

Га

% от общей площади

Чернозем выщелоченный среднегумусный

Чернозем выщелоченный малогумусный
    50651 9786
    83,8 16,2
    31323 29114
    51,8 48,2

-19328

+19328

-32,0

+32,0

Итого:

60437

100

60437

100

В 2000 году площадь среднегумусных черноземов составила 51,8%, а малогумусных 48,2%. Разница с 1970 годом в первом случае составила -32,0%, а во втором +32,0%.

Снижение запасов гумуса приводит и к усилению кислотности почв. По данным А. П. Щербакова и И. И. Васенева, во всех случаях распашка и использование целины в сельскохозяйственном производстве способствует не только уменьшению количества гумуса в черноземах, но и изменению его качественного состава. Увеличивается подвижность гумусовых соединений, становится меньше гуминовых кислот, связанных с основаниями.

В результате деструкции гумуса образуется ряд продуктов, обладающих отчетливо выраженным кислотным характером, что может приводить к усилению кислотных свойств почв.

Черноземные почвы оказались неустойчивыми к подкисляющему действию минеральных удобрений, несмотря на высокую их буфферность. Так, по данным Лебедевой Т. Б., систематическое, в течение 15 лет, использование удобрений в дозе 54 кг д. в. ежегодно на черноземах Пензенской области привело к изменению физико-химических свойств почв. Снизилась степень насыщенности основаниями, возросла кислотность.

В таблице 6 представлены данные по изменению кислотности в черноземах выщелоченных за тридцать лет.

Таблица 6 - Влияние антропогенных факторов на величину рНСол черноземов выщелоченных

Районы обследования

Обследованная площадь,

Га

РНСол

Сдвиг величины рНСол за период с 1970 по 2000 гг.

1970 г.

2000 г.

Бековский

Тамалинский

Пачелмский

Беднодемьяновский

Камешкирский

Лопатинский

Мокшанский

Белинский

Наровчатский

Башмаковский

Каменский

Нижне-Ломовский
    4019 5794 5943 4855 2636 7150 1707 4111 4282 8486 7206 4248
    5,2 5,4 5,2 5,0 5,2 5,3 5,1 5,4 5,2 5,2 5,2 5,1
    5,0 5,3 4,9 4,8 5,0 5,1 4,9 5,3 5,0 5,0 5,1 5,0
    -0,2 -0,1 -0,3 -0,2 -0,2 -0,2 -0,2 -0,1 -0,2 -0,2 -0,1 -0,1

По области

60437

5,22

5,05

-0,17

За период с 1970 по 2000 гг. произошло подкисление выщелоченных черноземов. Если величина рНСол в 1970 году, в среднем по обследованным районам, составляла 5,22, то в 2000 году она уменьшилась до 5,05. Обследованные почвы в 1970 году по кислотности можно было отнести к слабокислым, в 2000 году они стали кислыми.

В 1970 году почвы со слабокислой реакцией занимали 92,0% от обследованной площади, а с кислой - 8,0% (таблица 7). К 2000 году площади с кислой реакцией возросли до 59,9%, площади слабокислых уменьшились до 40,1%. За тридцать лет количество черноземов выщелоченных с кислой реакцией среды увеличилось на 51,9%, т. е. более чем в восемь раз.

Таблица 7 - Трансформация выщелоченных черноземов по величине рНСол

Градация почв

По величине рНСол

1970 г

2000 г

Изменения

За 1970-2000 гг.

Га

% от общей площади

Га

% от общей площади

Га

% от общей площади

Слабокислые (рН 5,1-5,5)

Кислые (рН 4,6-5,0)
    55582 4855
    92,0 8,0
    24261 36176
    40,1 59,9

-31321

+31321

-51,9

+51,9

Итого:

60437

100

60437

100

По данным Лебедевой Т. Б. кислые черноземные почвы на территории Пензенской области с рНСол до 5,5 составляют 93,1%, с рНСол до 5,1 - 46,4% площади пашни.

По прогнозам академика И. С. Шатилова, при существующих темпах подкисления и известкования все почвы ЦЧО к 2017 году станут кислыми.

Важной причиной подкисления черноземных почв является обеднение их основаниями.

Обеднение почв основаниями связано с процессами дегумификации, с выносом кальция и магния с урожаем, с процессами выщелачивания в нижние горизонты почв, с развитием эрозионных процессов.

По данным А. В. Ивойлова, из черноземов северной лесостепи вымываются до 370 кг/га ионов кальция и магния (в пересчете на СаСО3). В условиях Пензенской области по данным Китаевой Л. И. только за счет смыва и вымывания из почв теряется около 150 кг/га карбоната кальция. Сумма поглощенных оснований уменьшается с 39,6 в кислых черноземах до 20,8 мг-экв на 100 г почвы в сильносмытых.

Резкое усиление декальцирующего действия наблюдается при использовании повышенных доз минеральных удобрений. Это в свою очередь повышает кислотность и ухудшает физико-химические свойства почвы.

Как свидетельствуют данные таблицы 8, за период с 1970 по 2000 гг. в черноземах выщелоченных существенно изменилось содержание обменных оснований. Это обусловлено выносом с урожаем и выщелачиванием в нижние горизонты почвы. В 1970 году сумма обменных оснований колебалась по районам обследования от 29,8 до 38,9 мг-экв. на 100 г почвы. Средневзвешенная величина обменных оснований составляла в 1970 году 33,94 мг-экв/100 г почвы.

Таблица 8 - Влияние антропогенных факторов на сумму поглощенных оснований в черноземах выщелоченных

Районы обследования

Обследованная площадь,

Га

Сумма поглощенных оснований, мг-экв / 100 г почвы

Изменения за 1970-2000 гг.,

Мг-экв/100 г почвы

1970 г.

2000 г.

Бековский

Тамалинский

Пачелмский

Б-Демьяновский

Камешкирский

Лопатинский

Мокшанский

Белинский

Наровчатский

Башмаковский

Каменский

Н-Ломовский
    4019 5794 5943 4855 2636 7150 1707 4111 4282 8486 7206 4248
    38,9 38,7 35,6 34,5 26,2 29,8 37,2 35,9 35,2 30,0 35,4 32,5
    34,2 34,9 31,5 30,2 24,3 24,6 34,9 33,0 33,5 28,0 31,6 29,2
    -4,7 -3,8 -4,1 -4,3 -1,9 -5,2 -2,3 -2,9 -1,7 -2,0 -3,8 -3,3

По области

60437

33,94

30,47

-3,47

В 2000 году сумма обменных оснований в черноземе выщелоченном изменялась от 24,3 до 34,9 мг-экв на 100 г почвы. Средневзвешенная ее величина составила 30,47 мг-экв./100 г почвы.

По районам обследования за тридцать лет сумма обменных оснований уменьшилась на 1,7-5,2 мг-экв/100 почвы. Средневзвешенные потери составили 3,47 мг-экв/100 почвы.

Более четко отрицательное антропогенное влияние на плодородие черноземов выщелоченных можно проследить при сравнении агрохимических показателей черноземов выщелоченных заповедной Попереченской степи со старопахотной почвой (таблица 9).

Содержание гумуса в целинном выщелоченном черноземе в слое почвы 0-30 см составляет 12,05%. Вниз по профилю количество гумуса снижается постепенно. В старопахотных почвах в слое 0-30 см содержание гумуса составило 7,60%, т. е. было ниже, чем на целине на 4,45%. Уменьшение гумуса в старопахотных почвах по сравнению с целиной отмечается и в нижележащих слоях почвы, хотя оно здесь выражено менее ярко, чем в пахотном.

Установлено, что длительное экстенсивное использование черноземов приводит к значительному снижению содержания гумуса в них (Тюрин, 1937; Кононова, 1963). Особенно велики потери в первые годы после освоения целины.

Таблица 9 - Агрохимические показатели чернозема выщелоченного

Глубина, см

Гумус, %

Р2О5

К2О

Легко-гидролизуемый азот

РНСол

НГ

Са+Мg

Емкость поглощения

Мг на 100 г почвы

Мг-экв на 100 г почвы

Целина

0-10

12,90

14,7

27

19,6

6,0

3,38

57,3

60,7

10-20

12,08

13,0

20

14,0

6,0

3,25

55,5

58,8

20-30

10,16

12,8

17

12,6

5,8

3,98

53,9

57,9

30-40

8,08

12,8

14

10,8

6,0

3,32

52,9

56,2

40-50

7,16

9,1

10

10,8

6,0

3,23

51,0

54,2

50-60

5,90

6,4

9

9,7

6,4

2,36

49,0

51,4

60-70

5,16

3,2

8

8,2

6,1

2,99

40,0

43,0

70-80

3,90

3,3

7

7,0

6,2

1,82

36,9

38,7

80-90

3,07

2,3

7

5,6

6,6

1,80

33,4

35,2

90-100

1,08

2,1

7

4,2

7,0

0,30

32,8

33,1

Пашня

0-30

7,60

8,9

10

10,6

5,4

5,87

38,0

43,9

30-40

7,29

7,9

8

10,2

5,4

5,63

35,5

41,1

40-50

6,70

7,0

7

9,8

5,7

3,96

35,0

39,0

50-60

5,30

3,5

7

8,9

5,6

3,26

32,5

35,8

60-70

3,50

3,5

7

6,4

5,8

2,86

32,8

35,7

70-80

2,80

3,0

7

4,8

6,0

2,02

31,0

33,0

80-90

1,80

2,4

6

3,8

6,6

1,15

31,5

32,7

90-100

0,80

1,9

7

1,0

7,0

0,55

30,0

30,6

Содержание легкогидролизуемого азота в слое почвы 0-30 см на целине составляло 15,4 мг/100 г почвы, а на пашне 10,6 мг/100 г почвы.

Целинные почвы также существенно отличались от старопахотных черноземов по содержанию в них доступного фосфора и обменного калия. Особенно значительны эти отличия наблюдаются в верхних слоях почвы. Так, в слое почвы 0-30 см содержание доступного фосфора в целинном черноземе составляло 13,5 мг/100 г почвы, в старопахотном черноземе 8,9 мг/100 г почвы, т. е. на 4,6 мг/100 г почвы ниже. Различия по содержанию обменного калия в верхнем 30-ти сантиметровом слое почвы достигли 11,3 мг/100 г почвы. Причем, снижение доступного фосфора в пашне по сравнению с целиной прослеживается до глубины одного метра, а по калию до 70 см.

В результате существенных потерь гумуса под влиянием интенсивного техногенного воздействия на старопахотные черноземы выщелоченные значительно снизилась их катионная емкость поглощения и изменился катионный состав почвенного поглощающего комплекса. В пахотном горизонте старопахотных почв катионная емкость поглощения уменьшилась по сравнению с целиной на 15,2 и составила 43,9 мг-экв на 100 г почвы. Уменьшение катионной емкости поглощения в пахотных почвах по сравнению с целиной наблюдается до глубины 100 см, но наиболее ярко оно выражено в верхних слоях почвы.

Под влиянием антропогенного воздействия в почвенном поглощающем комплексе снижается доля участия обменных оснований Са2+ и Mg2+ и возрастает доля водорода. Сумма обменных оснований в пахотном горизонте старопахотной почвы уменьшилась по сравнению с целиной на 17,6 и составила 38,0 мг-экв/100 г почвы.. Уменьшение обменных оснований в пахотных почвах по сравнению с целиной наблюдалось и в нижних слоях почвы.

В результате замены в почвенном поглощающем комплексе катионов Са2+ и Mg2+ на катион водорода в пашне произошло увеличение гидролитической кислотности. Так, в пахотном горизонте старопахотных черноземов величина гидролитической кислотности возросла по сравнению с целинной почвой на 2,31 мг-экв и составила 5,87 мг-экв на 100 г почвы. В подпахотном (30-40 см) она увеличилась на 2,31 и составила 5,63 мг-экв на 100 г почвы. Возрастание величины гидролитической кислотности в пашне наблюдалось до глубины одного метра.

В пахотном горизонте величина рНСол снизилась по сравнению с целинным черноземом на 0,5 ед.

Реакция среды в старопахотных черноземах в слое почвы 0-40 см стала слабокислой, и на целинной почве осталась близкой к нейтральной. Снижение величины рНСол на пашне наблюдалось до глубины 80 см.

Потери гумуса и изменение физико-химических свойств чернозема выщелоченного в процессе интенсивного их использования на фоне низкого уровня применения органических и минеральных удобрений оказали отрицательное влияние на агрофизические свойства почвы. В первую очередь произошло распыление агрономически ценной водопрочной структуры.

Еще в прошлом столетии В. В. Докучаев писал: "В черноземной полосе России прежде всего нужно заботиться о восстановлении первоначальной физики почв вообще и зернистой структуры их в особенности".

В Пензенской области до 1952 года изучением структуры почвы занимались крайне мало. Начиная с 1955 года коллективом кафедры почвоведения и агрохимии Пензенского сельскохозяйственного института под руководством К. А. Кузнецова проделана значительная работа по изучению структурного состояния почв области и, в первую очередь, выщелоченных черноземов.

По данным К. А. Кузнецова и Н. В. Черемисиновой (1956), Г. Б. Гальдина (1956, 1958), пахотный горизонт черноземов сильно распылен. Содержание водопрочных агрегатов варьирует от 20 до 55%.

Причинами утраты агрономически ценной структуры в черноземах выщелоченных можно считать интенсивную механическую обработку почвы, низкий уровень использования органических и минеральных удобрений.

Так, за период с 1980 по 1990 гг. в почвы области в среднем вносилось 3,5 т/га органических удобрений и 75 кг д. в. минеральных. За последние годы (1990-2000 гг.) резко снизилось их использование. В 2000 году на один гектар пашни было внесено 0,15 т/га органических удобрений и 1,0 кг д. в. минеральных. При относительно низких урожаях сельскохозяйственных культур в почву поступает от 0,5 до 2,0 т/га органического вещества за счет пожнивных и корневых остатков. Такой дисбаланс по органическому веществу привел, как уже было отмечено выше, к существенным потерям гумуса в черноземах и к изменению его качества (таблица 10).

Н. Н. Николаева (1962), изучая состав гумуса выщелоченных черноземов Пензенской области, показала, что в распаханных черноземах по сравнению с целинными наблюдается увеличение подвижных гуминовых кислот, не связанных катионом кальция. Следовательно при распашке разрушается та часть гумуса, которая играет большую роль в структурообразовании.

Таблица 10 - Использование удобрений и химических мелиорантов

Проводимые мероприятия

1990

1995

2000

1. Внесение органических удобрений, тыс. т,

5626

873

345,5

в т. ч. на 1 га пашни

2,2

0,4

0,15

2. Внесение минеральных удобрений, тыс. т. д. в.,

157,6

8,7

2,5

в т. ч. на 1 га пашни, кг д. в.

64

3,6

1,0

из них азотных

21

2,2

0,6

фосфорных

26

1,0

0,3

калийных

17

0,4

0,1

3. Известкование почв, тыс. га

83,1

2,1

1,7

4. Фосфоритование, тыс. га

13,0

0,5

-

5. КАХОП, тыс. га

44,9

-

-

Проведенные нами исследования подтверждают ранее изученные данные о сильном распылении водопрочной структуры в черноземе выщелоченном (таблица 11).

Количество водопрочных агрегатов в старопахотных черноземах выщелоченных по районам обследования колеблется от 24,5 до 62,0%. Степень выпаханности в обследованных почвах изменяется от 23,1 до 70,7%. Коэффициент структурности соответственно от 0,32 до 1,81.

На сильное разрушение структуры в распаханных черноземах указывают также данные структурного состояния девственных, нераспаханных черноземов Попереченской степи. Количество водопрочных агрегатов в почве под покровом естественной степной растительности в слое 0-30 см составляет 83,7%, при коэффициенте структурности 5,13. Следовательно, старопахотные черноземы за период их использования утратили 21,7-59,2% водопрочных агрегатов.

Наиболее интенсивно разрушение водопрочной структуры в черноземах выщелоченных происходит при орошении, особенно пропашных и овощных культур.

Так, например, при орошении кукурузы (Кондольский район) количество водопрочных агрегатов уменьшилось по сравнению с богарой на 7,0%. Орошение культур в овощном севообороте в течение трех лет (Шемышейский район) снизило содержание водопрочных агрегатов на 6,0%. При орошении в течение четырех лет многолетних насаждений количество водопрочных агрегатов в пахотном горизонте чернозема выщелоченного уменьшилось на 4,0%.

На интенсивное разрушение структуры в условиях орошения указывают в своих исследованиях Ковда В. А., Розанов Б. Г., 1988; Крейда Н. А., Лядова Н. И., 1983, и др.

Таблица 11 - Структурное состояние выщелоченных черноземов Пензенской области

Районы определения

Диаметр водопрочных

Агрегатов в мм,

Содержание в %

Коэффициент структурности

Степень выпаханности, %

>0,25

<0,25

1. Поперечинская степь

83,7

16,3

5,13

0

2. Каменский район

47,5

52,5

0,90

43,2

3. Колышлейский район

29,0

71,0

0,41

65,4

4. Пензенский район

24,5

75,5

0,32

70,7

5. Кондольский район

62,0

38,0

1,63

25,9

6. Белинский район

53,0

47,0

1,13

36,7

7. Сердобский район

61,0

39,0

1,56

27,1

8. Н. Ломовский район

38,0

62,0

0,61

54,6

9. Мокшанский район

44,9

55,1

0,81

46,4

10. Кондольский район (орошение)

37,9

62,1

0,61

54,7

11. Кондольский район (богара)

44,7

55,3

0,81

46,6

12. Шемышейский район (орошение)

48,0

52,0

0,92

42,7

13. Шемышейский район (богара)

54,0

46,0

1,17

35,5

14. Бековский район,

Многолетние насаждения (орошение)

60,4

39,6

1,53

27,8

(богара)

64,4

35,6

1,81

23,1

15. Мокшанский район,

Учхоз Пензенской ГСХА

42,1

57,8

0,73

49,7

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что интенсивное использование черноземов выщелоченных привело не только к утрате общего количества водопрочных агрегатов в почве, но и существенно изменило фракционный состав структурных агрегатов (таблица 12).

Так, под пологом естественной растительности в черноземе выщелоченном Попереченской степи при общем содержании водопрочных агрегатов 83,7%, на долю фракций от 1,0-0,5 до 0,5-0,25 мм приходилось только 11,8%, а на долю агрегатов размером от 1 до 5 мм 71,9%.

В старопахотных почвах при общем содержании водопрочных агрегатов от 39,5 до 58,8% их количество размером от 0,25 до 1,0 мм составляло 32,6-48,0%, т. е. было больше, чем на целине на 10,8-36,2%. Содержание агрегатов крупнее 1 мм изменялось от 7,1 до 14,2%. Разрушение крупных фракций структурных агрегатов более интенсивно протекает в условиях орошения.

Увеличение доли мелких фракций водопрочных агрегатов в пахотных почвах при высоком содержании пылеватой фракции приводит к ее переуплотнению, снижению пористости, водо - и воздухопроницаемости.

В условиях пахоты происходит не только разрушение макроагрегатов, но и разрушение микроагрегатов, которые являются основой образования макроструктуры (таблица 13).

В результате минерализации гумуса и потерь кальция и магния в старопахотных почвах уменьшается количество наиболее ценных микроагрегатов крупнее 0,01 мм и увеличивается содержание неагрегированного ила. В выщелоченном черноземе Попереченской степи в слое почвы 0-30 см микроагрегатов крупнее 0,01 мм было 92,7%, а на долю илистой фракции приходилось 1,7%. В пахотных почвах содержание ценных микроагрегатов изменялось в зависимости от района обследования от 86,7 до 67,8%. В условиях пахоты увеличилось содержание неагрегированного ила по сравнению с целиной на 1,35-3,41% и составило 3,05-5,11%.

Наиболее интенсивно разрушение агрономически ценных микроагрегатов происходит в условиях орошения. Количество ценных микроагрегатов в таких почвах было ниже, чем в целинных на 15,8-24,9%. Количество неагрегированного ила колебалось от 4,83 до 5,11%.

В пахотных почвах по сравнению с целиной существенно снижается содержание микроагрегатов крупнее 0,05 мм. В выщелоченном черноземе Попереченской степи на долю этих микроагрегатов приходилось 68,8%. В пахотных горизонтах освоенных почв значительно меньше - 49,2-52,1%. В условиях орошения доля этой фракции составляла 43,0-49,9%.

К такому же выводу пришел Ю. П. Вередченко, изучая микроструктуру выщелоченных черноземов Красноярского края. На разрушение агрономически ценных микроагрегатов в черноземах выщелоченных Пензенской области указывает в своих исследованиях Г. Б. Гальдин.

Таблица 12 - Содержание водопрочных агрегатов в черноземе выщелоченном

Районы обследования

Глубина, см

Размер фракций, мм, содержание, %

Коэффициент структурности

>3

3-2

2-1

1-0,5

0,5-0,25

<0,25

>0,25

Каменский (целина)

0-30

37,1

19,5

15,3

8,7

3,1

16,3

83,7

5,13

Каменский (целина)

30-50

18,1

24,8

22,6

12,5

4,8

17,2

82,8

4,81

Каменский (пашня)

0-30

1,8

2,5

5,9

24,6

16,8

48,4

51,6

1,07

Каменский (пашня)

30-50

5,0

21,6

26,4

18,8

7,6

20,6

79,4

3,85

Шемышейский (орошение)

0-30

1,9

1,8

4,5

14,3

25,5

52,0

48,0

0,92

Шемышейский (богара)

0-30

2,5

2,8

8,9

19,7

20,1

46,0

54,0

1,17

Кондольский (орошение)

0-30

1,6

0,8

4,5

15,6

17,0

60,5

39,5

0,65

Кондольский (богара)

0-30

0,7

1,0

5,4

15,8

21,8

55,3

44,7

0,81

Белинский (богара)

0-30

1,8

1,4

5,0

20,1

27,6

44,1

55,9

1,27

Белинский (орошение)

0-30

2,0

2,6

6,2

21,9

26,1

41,2

58,8

1,43

Таблица 13 - Микроагрегатный состав черноземов Пензенской области

Районы

Слой

Содержание фракций, %

Обследования

Почвы, см

1-0,25

0,25-0,05

0,05-0,01

0,01-0,005

0,005-0,001

<0,001

Каменский, Попереченская степь

0-30

42,59

26,22

23,92

3,44

2,13

1,70

Каменский, Попереченская степь

30-50

48,90

27,10

20,89

1,64

0,81

0,66

Каменский, пашня

0-30

27,62

21,58

35,73

7,30

4,72

3,05

Каменский, пашня

30-50

39,63

21,40

25,67

7,01

3,22

3,05

Кондольский, (орошаемый севооборот)

0-30

21,77

28,10

23,04

16,04

6,22

4,83

Мокшанский, учхоз Пензенской ГСХА

0-30

19,10

33,10

27,80

12,80

4,00

3,20

Шемышейский, (орошаемый овощной севооборот)

0-30

20,81

22,20

24,90

19,84

7,14

5,11

Ухудшение микроагрегатного и макроагрегатного составов чернозема выщелоченного в условиях пахоты оказало отрицательное влияние на равновесную плотность и пористость в пахотном горизонте.

Анализ полученных результатов (таблица 14) позволяет сделать вывод, что при интенсивном использовании черноземов выщелоченных происходит их переуплотнение.

В пахотном горизонте чернозема выщелоченного величина равновесной плотности по районам обследования изменялась от 1,22 до 1,29% г/см3. Дрейф от оптимальной изменялся в интервале от 0,02 до 0,09 г/см3.

Таблица 14 - Влияние антропогенных факторов на равновесную плотность и пористость чернозема выщелоченного (0-30 см)

Плотность

Пористость

Районы обследования

Г/см3

Дрейф от оптимальной, г/см3

%

Отклонение от удовлетворительной, %

Каменский, Попереченская степь

0,88

0

65,6

Отл.

Каменский, пашня

1,25

0,05

49,8

-0,2 неуд.

Мокшанский, учхоз ПГСХА

1,27

0,07

49,1

-0,9 неуд.

Шемышейский, орошение

1,27

0,07

49,2

-0,8 неуд.

Шемышейский, богара

1,23

0,03

49,9

-0,1 неуд.

Кондольский, орошение

1,24

0,04

49,9

-0,1 неуд.

Кондольский, богара

1,21

0,01

52,0

Удовл.

Тамалинский, орошение

1,28

0,08

49,4

-0,6 неуд.

Тамалинский, богара

1,22

0,02

51,8

Удовл.

М.-Сердобинский

1,28

0,08

48,8

-1,2 неуд.

Бековский, севооборот

1,24

0,04

51,0

Удовл.

Бековский, многолетние насаждения - орошение

1,27

0,07

49,9

-0,1 неуд.

Бековский, многолетние насаждения - богара

1,29

0,09

49,6

-0,4 неуд

Рыхлое сложение почвы в верхнем горизонте было отмечено в почве под естественной растительностью Попереченской степи (0,88 г/см3). Разница между целиной и пашней колебалась от 0,34 до 0,41 г/см3.

Следует отметить, что процессы уплотнения чернозема под действием ходовых систем движетелей, протекают не только в пахотном горизонте, но и в нижележащих слоях почвы до глубины одного метра (таблица 15).

Таблица 15 - Плотность почвы, общая пористость и пористость аэрации чернозема выщелоченного

Целина

Пашня

Слой почвы, см

Плотность почвы, г/см3

Общая пористость,

%

Пористость аэрации, %

Плотность почвы, г/см3

Общая пористость,

%

Пористость аэрации, %

0-10

0,73

70,68

49,88

1,25

49,80

23,11

10-20

0,86

66,54

43,92

1,25

51,36

22,55

20-30

1,05

59,62

29,48

1,19

54,23

21,45

30-40

1,12

56,76

23,77

1,16

55,21

25,05

40-50

1,12

56,92

24,22

1,22

53,08

21,84

50-60

1,08

58,94

25,62

1,17

55,51

23,10

60-70

1,14

56,98

22,27

1,25

52,83

18,46

70-80

1,23

54,10

17,45

1,35

49,63

14,32

80-90

1,25

53,70

16,58

1,37

49,26

14,60

90-100

1,30

52,21

13,86

1,38

49,26

14,70

В результате переуплотнения почвы происходит существенное уменьшение общей пористости чернозема выщелоченного. Так, например, в слое почвы 0-30 см под естественной растительностью Попереченской степи величина общей пористости составляла 65,6%, т. е. по градации Н. А. Качинского была в пределах отличной.

В освоенных выщелоченных черноземах общая пористость варьировала по районам обследования от 49,1 до 51,8%. В большинстве случаев величина общей пористости в пахотном горизонте чернозема выщелоченного была неудовлетворительной.

Из выше изложенного можно сделать вывод, что в результате интенсивного использования выщелоченных черноземов при низком агрофоне наметилась четкая тенденция по их деградации.

Похожие статьи




Состояние плодородия черноземных почв Пензенской области - Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию

Предыдущая | Следующая